無人機(jī)運(yùn)行安全

◎ 姚義東

一、引言

無人機(jī)（UAV：Unmanned Aerial Vehicle），是由控制站管理（包括遠(yuǎn)程操縱或自主飛行）的航空器，廣義上不需要駕駛員登機(jī)駕駛的飛機(jī)，采用遙控、人工智能等科技手段完成相應(yīng)目的、任務(wù)的飛行器。無人機(jī)系統(tǒng)（UAS：Unmanned Aircraft System），也稱遠(yuǎn)程駕駛航空器系統(tǒng)（RPAS：Remotely Piloted Aircraft Systems），是指由無人機(jī)、相關(guān)控制站、所需指令與控制數(shù)據(jù)鏈路以及批準(zhǔn)的型號設(shè)計(jì)規(guī)定的任何其他部件組成的系統(tǒng)。

無人機(jī)運(yùn)用在我國及其廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力、大壩、橋梁的監(jiān)控巡查，廣告、通訊的商業(yè)活動占比最高達(dá)42%；高空拍照、攝像等活動占比達(dá)22%；田間施肥、播撒農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)活動占19%；保險(xiǎn)現(xiàn)場勘查等活動占據(jù)15%。政府的邊境巡查、緝毒等僅占2%。

同時(shí)，無人機(jī)運(yùn)行安全問題不容樂觀。僅2017年4月，成都、杭州、大連、南京及上海全國5個(gè)機(jī)場就累計(jì)發(fā)生13起無人機(jī)違規(guī)導(dǎo)致不安全事件的發(fā)生。嚴(yán)重影響民航飛機(jī)的運(yùn)行，造成34個(gè)航班取消、112個(gè)航班備降、142個(gè)航班空中或地面等待。形勢十分嚴(yán)峻。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國目前有2萬架無人機(jī)處于“黑飛”狀態(tài)，整個(gè)行業(yè)的安全情況不容樂觀。

二、無人機(jī)的分類

從目前的的研究情況看，各國尚沒有對無人機(jī)的分類形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)國家根據(jù)自己國家的規(guī)定有不同的分類方法，下面是幾個(gè)典型國家以及我國無人機(jī)的分類方法。

英國CAP722部的Unmanned Aircraft System Operations in UK Airspace-Guidance中規(guī)定的無人機(jī)分類如下表2.1所示：

表2.1 英國無人機(jī)分類表

美國FAA對于無人機(jī)的分類如下表2.2所示：

表2.2 美國無人機(jī)分類表

歐洲EASA提出建立三種運(yùn)行策略及其相關(guān)的監(jiān)管度制度：開放類、特許運(yùn)行類和審定類。無人機(jī)系統(tǒng)的開放種類運(yùn)行策略，對于飛行應(yīng)無需民航當(dāng)局的授權(quán)，但需留在界定的運(yùn)行邊界內(nèi)。特許運(yùn)行策略需要風(fēng)險(xiǎn)評估，審定類運(yùn)行需要一個(gè)更高的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的運(yùn)行。其中開放類又建立了三個(gè)子集：CAT A0（＜1kg）、CAT A1（＜4kg）、CAT A2（＜25kg）如表2.3所示：

表2.3 歐洲EASA無人機(jī)分類表

澳大利亞航空安全局對無人機(jī)的分類、飛行活動分類、安全守則等具有明確規(guī)定。其根據(jù)無人機(jī)的重量對無人機(jī)分為四類，如下表2.4所示：

表2.4 澳大利亞無人機(jī)分類表

英國劍橋的Roland E.Weibel等對無人機(jī)分類進(jìn)行了研究，認(rèn)為給無人機(jī)加一個(gè)標(biāo)簽會使無人機(jī)的研究更容易。因此對無人機(jī)有以下表2.5五種分類：

表2.5 英國Weibel無人機(jī)分類表

根據(jù)上述的各國對于無人機(jī)的分類情況來看，大多數(shù)是依照無人機(jī)的重量進(jìn)行分類研究。如：英國、澳大利亞、Roland E。Weibel等研究。還有按無人機(jī)用途分類的如：美國。按照放行分類的如：歐洲EASA。由此可以得出無人機(jī)的分類標(biāo)準(zhǔn)一般都是依照一種單一指標(biāo)進(jìn)行分類的。

根據(jù)《民用無人機(jī)駕駛員管理暫行規(guī)定》中，可以得到我國無人機(jī)的分類如下表2.6所示：

表2.6 《民用無人機(jī)駕駛員管理暫行規(guī)定》中無人機(jī)的分類表

由此可見我國對無人機(jī)的分類既根據(jù)重量分類又根據(jù)其用途進(jìn)行分類。我國在《輕小無人機(jī)運(yùn)行規(guī)定（試行）》中簡單地對起飛全重不超過150kg的無人機(jī)歸類為“輕小型無人機(jī)”。沒有對于其更細(xì)化的分類，目前我國無人機(jī)的法規(guī)仍處于試行階段，還沒有特別完善。

三、無人機(jī)安全研究

1.無人機(jī)運(yùn)行安全指標(biāo)。

Lin X等提出了無人機(jī)的安全評價(jià)應(yīng)當(dāng)以其對地面人員和財(cái)產(chǎn)造成的損失進(jìn)行分類，分為一下三項(xiàng)：無人機(jī)發(fā)生墜落對地面人員的死亡率、無人機(jī)發(fā)生墜落對地面人員的受傷率以及無人機(jī)發(fā)生墜落造成的財(cái)產(chǎn)的損失率。

飛行安全指標(biāo)是衡量系統(tǒng)所達(dá)到的安全狀況的方法和標(biāo)準(zhǔn)。目前，世界上比較通用的飛行的飛行安全狀況的評定標(biāo)準(zhǔn)有兩項(xiàng)：

1.萬時(shí)率（10萬時(shí)率）。即每1萬飛行小時(shí)（10萬飛行小時(shí)）航空器事故數(shù)。一般軍用航空系統(tǒng)，都采用此標(biāo)準(zhǔn)；

2.2.萬次率（10萬次率）。即每1萬次起降航空器事故數(shù)（10萬次起降航空器事故數(shù)）

無人機(jī)與載人機(jī)最大的區(qū)別就是無人機(jī)的不載人性，無人機(jī)的不安全事故主要因素是無人機(jī)在飛行過程中發(fā)生墜機(jī)，對地面人員造成危險(xiǎn)以及對地面造成的財(cái)產(chǎn)損失。

2.影響無人機(jī)運(yùn)行安全的因素。

影響無人機(jī)安全的因素較復(fù)雜，人為因素、環(huán)境因素、設(shè)備因素以及管理因素。具體表現(xiàn)為人的操縱、管制員指揮；空域條件、氣象條件；GPS定位、無人機(jī)的運(yùn)行；無人機(jī)管理的規(guī)章政策。

（1）人因可靠性。

飛行器的運(yùn)行離不開人的操縱，人工智能也需要人的監(jiān)督。對于人的操縱、管制員指揮方面的分析屬于人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis）。

其目的是對系統(tǒng)運(yùn)作中，由人為差錯(cuò)所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行評估以及選擇降低對人為差錯(cuò)對系統(tǒng)的影響。HRA目前分為第一代HRA和第二代HRA，第二代HRA在人因分析中起到了較為重要的作用，代表方法有：CREAM法、HEART法以及HFACS法等等。

（2）空域類型以及氣象條件。

無人機(jī)空域中無人機(jī)系統(tǒng)由實(shí)施飛行的單位及個(gè)人負(fù)責(zé)其安全問題。在批準(zhǔn)的空域中，可以自由的執(zhí)行飛行任務(wù)完成飛行目的。無人機(jī)同民航飛機(jī)一樣需要配備飛行間隔從而保障飛行安全，尤其是與民航班期的飛機(jī)嚴(yán)格保證飛行間隔。

氣象方面由于雷雨、大霧等惡劣天氣應(yīng)按照無人機(jī)的飛行能力綜合考慮無人機(jī)能否勝任復(fù)雜氣象條件下的運(yùn)行。

（3）GPS與無人機(jī)運(yùn)行。

無人機(jī)的運(yùn)行主要由GPS來提供位置定位服務(wù)。GPS系統(tǒng)主要有三部分的誤差：GPS衛(wèi)星本身的材料以及設(shè)計(jì)、衛(wèi)星受大氣等復(fù)雜氣象因素的影響和GPS接收設(shè)備之間的誤差。

無人機(jī)本身無人的特點(diǎn)提升了無人機(jī)對于操縱人員的安全的可靠性，但是在無人機(jī)運(yùn)行的過程中，仍有對其他航空器產(chǎn)生影響的情況。

（4）管理因素。

提高無人機(jī)飛行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提高操作人員的飛行技術(shù)以及守法意識。嚴(yán)格管理無人機(jī)方面的申請申報(bào)，并且積極對無人機(jī)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督從而保證在無人機(jī)安全運(yùn)行的情況下，有效利用空域資源創(chuàng)造效益。

四、總結(jié)與展望

目前國內(nèi)外無人機(jī)的發(fā)展尚處于起步階段，我國無人機(jī)相關(guān)法規(guī)政策沒有十分健全，導(dǎo)致的“黑飛”現(xiàn)象較為普遍。無人機(jī)的發(fā)展大大促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，隨之而來的安全問題需要引起重視。在未來的實(shí)踐研究中，我希望能夠通過不同的方法對無人機(jī)不安全事件進(jìn)行量化的分析，從而得出相關(guān)無人機(jī)系統(tǒng)的漏洞，追源找到無人機(jī)發(fā)生事故的根原因并且對無人機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。另一方面，希望從事無人機(jī)法規(guī)制度研究的航管前輩能夠依靠以上的各國對無人機(jī)的分類規(guī)劃，得出適應(yīng)我國國情的無人機(jī)分類標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)法規(guī)制度，同時(shí)也是我下一步準(zhǔn)備研究的內(nèi)容。